(57)【要約】      （修正有）                                                              【解決手段】電解液を酸素と水素の混合ガスに電気分解する酸素水素混合ガス発生装置において、電極板５１を永久磁石又は電磁石である磁石材５３によって形成したもの。【効果】電気分解開始時より酸素・水素の発生が増大するとともに、電解液の温度が上昇しにくい。時間が経過しても、酸素・水素の発生量が増大する。長時間にわたって酸素・水素の大量発生を維持することができる。電解液が高温になりにくいため、電極板は金属疲労によって腐植しにくく、その寿命を長くすることができる。電気分解による水素酸素混合ガスの発生速度を速める事ができ、供給圧力を安定的なかつ安全なガスとして供給が可能になる。燃焼ガスとして有効利用ができるようになる。【選択図】図４
0003124750.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内部に電解液を収容する電解槽と、前記電解液中に所定間隔で挿入される複数の電極板とを備え、前記電極板に電源から直流電流を供給することによって前記電解液を酸素と水素の混合ガスに電気分解する酸素水素混合ガス発生装置において、前記電極板を永久磁石又は電磁石である磁石材によって形成したことを特徴とする酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項２】
前記電極板は、磁石材の表面に金属コーティングしたものであることを特徴とする請求項１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項３】
前記金属コーティングは、ステンレス合金材，金メッキ，銀メッキ又はプラチナメッキ材であることを特徴とする請求項２の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項４】
前記電極板は、多角形，円柱形又は半円形に形成されていることを特徴とする請求項１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項５】
前記電極板は複数からなり、等間隔に配列されていることを特徴とする請求項１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項６】
前記等間隔に配列された複数の電極板の間は絶縁体物質によって当該電極版の外周部分を包み込むようにしたことを特徴とする請求項５の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項７】
前記電極板に所要数の透孔を形成したことを特徴とする請求項１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項８】
前記透孔の径は１．５Ｒ程度としたことを特徴とする請求項７の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項９】
前記透孔を電解液の通過する孔としたことを特徴とする請求項７の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１０】
前記透孔を水素ガスの通過する孔としたことを特徴とする請求項７の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１１】
前記電極板と絶縁体物質によって電解極体を形成し、この電解極体をケーシング（円柱筒や箱）内に収めたことを特徴とする請求項１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１２】
前記電解極体とケーシング（円柱筒や箱）との間には電解液が充填されているたことを特徴とする請求項１１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１３】
前記電解極体において、複数の電極板の一端側をプラス極、他端側をマイナス極としたことを特徴とする請求項１１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１４】
前記電解極体のプラス極とマイナス極はケーシングと絶縁状態になっていることを特徴とする請求項１１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１５】
前記ケーシング（円柱筒や箱）が電解槽にすることを特徴とする請求項１１の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１６】
前記ケーシング（円柱筒や箱）は、電解液を供給する供給口と排出する排出口を持ち、この間を循環経路によって繋がれていることを特徴とする請求項１５の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１７】
前記循環経路には冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１６の酸素水素混合ガス発生装置。
【請求項１８】
前記冷却手段によって前期電解液を２５度から３５度にキープすることを特徴とする請求項１７の酸素水素混合ガス発生装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、酸素と水素の混合ガス発生装置に関し、酸素及び水素ガスを低コストで量産する際に使用される。
【背景技術】
【０００２】
従来における、酸素水素混合ガス発生装置においては、電解液を収容した電解槽に、プラチナ，金，銀，ニッケル，チタン等の金属からなる電極板を設置し、この電極板に直流電流を供給することによって前記電解液を電気分解することによって酸素と水素の混合ガスを発生させていた。そして、発生したこの混合ガスは切断用バーナーやトーチに利用されていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２９３６９公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる従来の酸素水素混合ガス発生装置においては、電気分解の反応熱によって、電解液の温度が上昇し７０°Ｃ以上の高温に水蒸気が発生して水素・酸素の発生が阻害され、また、電解液が高温になると金属疲労によって電極板の腐植がはやまり、その寿命を短縮化しかねないという不都合を有し、また、電極板としてプラチナ，金，銀，ニッケル，チタン等の高額な貴金属を使用していため、装置の製造コストが高額化しかねないという不都合を有した。
【０００５】
この考案の課題はこれらの不都合を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、この考案に係る酸素水素混合ガス発生装置においては、内部に電解液を収容する電解槽と、前記電解液中に所定間隔で挿入される複数の電極板とを備え、前記電極板に電源から直流電流を供給することによって前記電解液を酸素と水素の混合ガスに電気分解する酸素水素混合ガス発生装置において、前記電極板を永久磁石又は電磁石である磁石材によって形成したものである。
【０００７】
なお、前記電極板を、磁石材の表面に金属コーティングすることもできる。
【０００８】
また、この金属コーティングは、ステンレス合金材，金メッキ，銀メッキ又はプラチナメッキ材にすることもできる。
【０００９】
また、前記電極板は、多角形，円柱形又は半円形に形成することもできる。
【００１０】
また、前記電極板は複数からなり、等間隔に配列することもできる。
【００１１】
また、前記等間隔に配列された複数の電極板の間は絶縁体物質によって当該電極版の外周部分を包み込むようにすることもできる。
【００１２】
また、前記電極板に所要数の透孔を形成することもできる。
【００１３】
また、この透孔の径は１．５Ｒ程度とすることもできる。
【００１４】
また、この透孔を電解液の通過する孔とすることもできる。
【００１５】
また、この透孔を水素ガスの通過する孔とすることもできる。
【００１６】
また、前記電極板と絶縁体物質によって電解極体を形成し、この電解極体をケーシング（円柱筒や箱）内に収めることもできる。
【００１７】
また、前記電解極体とケーシング（円柱筒や箱）との間には電解液を充填することもできる。
【００１８】
また、前記電解極体において、複数の電極板の一端側をプラス極、他端側をマイナス極とすることもできる。
【００１９】
また、前記電解極体のプラス極とマイナス極はケーシングと絶縁状態にすることもできる。
【００２０】
また、前記ケーシング（円柱筒や箱）が電解槽にすることもできる。
【００２１】
また、前記ケーシング（円柱筒や箱）は、電解液を供給する供給口と排出する排出口を持ち、この間を循環経路によって繋ぐこともできる。
【００２２】
また、前記循環経路に冷却手段を設けることもできる。
【００２３】
また、前記冷却手段によって前期電解液を２５度（摂氏，以下同じ）から３５度にキープすることもできる。
【考案の効果】
【００２４】
この考案に係る酸素水素混合ガス発生装置においては、内部に電解液を収容する電解槽と、前記電解液中に所定間隔で挿入される複数の電極板とを備え、前記電極板に電源から直流電流を供給することによって前記電解液を酸素と水素の混合ガスに電気分解する酸素水素混合ガス発生装置において、前記電極板を永久磁石又は電磁石である磁石材によって形成したため、図６及び図７に示すように、電気分解開始時より酸素・水素の発生が増大するとともに、電解液の温度が上昇しにくいため、時間が経過しても、従来と異なり、酸素・水素の発生量が増大する結果、長時間にわたって酸素・水素の大量発生を維持することができる。また、電解液が高温になりにくいため、電極板は金属疲労によって腐植しにくく、その寿命を長くすることができる。
【００２５】
よって、この考案に係る酸素水素混合ガス発生装置を使用すれば、電気分解による水素酸素混合ガスの発生速度を速める事ができ、供給圧力を安定的なかつ安全なガスとして供給が可能になり、燃焼ガスとして有効利用ができるようになる。
【００２６】
さらに、電極板としてステンレス等の安価な金属を使用することができるため、従来に比べて、装置の製造コストを定額化することができる。
【００２７】
なお、前記電極板を、磁石材の表面に金属コーティングすれば、直接的に電解液による腐植やサビなども防止することができる。
【００２８】
また、この金属コーティングは、ステンレス合金材，金メッキ，銀メッキ又はプラチナメッキ材にすれば、電解液の比率を下げて使用することや電流の値を変化して使用することができる。
【００２９】
また、前記電極板は、多角形，円柱形又は半円形に形成すれば、発生したガスをスムーズに取り出すことができる。
【００３０】
また、前記電極板は複数からなり、等間隔に配列すれば、酸素と水素のガスを極源まで大量に発生させることができる。
【００３１】
また、前記等間隔に配列された複数の電極板の間は絶縁体物質によって当該電極版の外周部分を包み込むようにすれば、絶縁体物質によって電流ショートを防止させることができる。
【００３２】
また、前記電極板に所要数の透孔を形成すれば、これらの孔から酸素と水素を混合状にして流出させることができる。
【００３３】
また、この透孔の径は１．５Ｒ程度とすれば、電流の逃げるところを極源まで押さえることができる。
【００３４】
また、この透孔を電解液の通過する孔とすれば、電解液が流れて行くので電解液と混合ガスを分離させることができる。
【００３５】
また、この透孔を酸素・水素混合ガスの通過する孔とすれば、一気にガスを集合させることができる。
【００３６】
また、前記電極板と絶縁体物質によって電解極体を形成し、この電解極体をケーシング（円柱筒や箱）内に収めるようにすれば、電流を逃がすことなく電極板と電気とが化学電気反応を起こすことができる。
【００３７】
また、前記電解極体とケーシング（円柱筒や箱）との間には電解液を充填するようにすれば、化学電気反応によって、酸素・水素を発生させることができる。
【００３８】
また、前記電解極体において、複数の電極板の一端側をプラス極、他端側をマイナス極とすれば、複数の電極板から大量のガス（酸素・水素）を発生させることができる。
【００３９】
また、前記電解極体のプラス極とマイナス極はケーシングと絶縁状態にすれば、電気の消費を押さえることができる。
【００４０】
また、前記ケーシング（円柱筒や箱）が電解槽にすれば、ガス（酸素・水素）漏れや液漏れを防止することができる。
【００４１】
また、前記ケーシング（円柱筒や箱）は、電解液を供給する供給口と排出する排出口を持ち、この間を循環経路によって繋ぐようにすれば、ガスの流れを良くし、且つ、電解液の流れを良くすることができる。
【００４２】
また、前記循環経路に冷却手段を設ければ、電極体の温度上昇を防止して連続的に使用することができる。
【００４３】
また、前記冷却手段によって前期電解液を２５度から３５度にキープするようにすれば、電解極体で発生した水素酸素混合ガスの安定化を維持し、供給圧力を安定的なかつ安全なガスして供給ができるものである。
【考案を実施するための最良の形態】
【００４４】
水の電気分解において、前記電極板を永久磁石又は電磁石である磁石材によって形成したことに最も主要な特徴を有する。磁石材の表面に金属コーティングしたものでもよい。
【実施例１】
【００４５】
以下、図面に基づいてこの考案の実施例を説明する。
【００４６】
図１はこの考案に係る酸素水素混合ガス発生装置のシステム図、図２−１及び図２−２はこのシステムの配電図である。図３は図１におけるIII 部の拡大断面図、図４は図３におけるIV部拡大図、図５は図４におけるＶ矢視図、図６はこの考案の装置を使用した場合のガス量の表、図７はこの考案の装置を使用した場合のガス量のグラフ、図８は従来例のガス量のグラフである。
【００４７】
図１は酸素水素混合ガス発生装置のシステムを示したものである。このシステムは図２−１及び図２−２の配電図に基づいて作動する。
【００４８】
図１において、10は電解液キープタンクであり、電解液が貯留されている。この電解液は比重1.25のＫＯＨ溶液である。20,20,…は電解槽であり、略垂直に設置されている。この電解槽20,20,…は筒状をしている。この電解槽20,20,…の下端と前記電解液キープタンク10とは流入管11によって繋がれている。そして、循環ポンプ30の作動によって前記電解液キープタンク10から電解槽20,20,…に電解液が流しこまれる。なお、31はフィルターである。なお、前記電解槽20は円柱筒，箱体からなるこの考案のケーシングに相当する。
【００４９】
次に、21,21,…は陽極ポートであり、前記電解槽20,20,…の下端に設置されている。また、22,22,…は陰極ポートであり、前記電解槽20,20,…の上端に設置されている。これらの電解槽20,20,…の陽極ポート21,21,…と陰極ポート22,22,…は直列につながれ、その一端である陽極ポート21は電源（直流１２Ｖ）の陽極につながれ、他端である陰極ポート22は電源の陰極につながれている。
【００５０】
この電解槽20の内部には、図３に示すように、多数の電解極体50,50,…が水平状に並列に設置されている。この電解極体50は円盤状をしている。図４及び図５に示すように、この電解極体50は、円盤状の電極板51と環状絶縁枠体（塩ビ製）52とから構成されている。この電極板の間は絶縁体物質によって当該電極版51の外周部分を包み込んだ状態になっている。そして、この電解極体50の間において電解液が電気分解される。なお、前記電極板51は、多角形，円柱形又は半円形に形成することができるし、複数の電極板51を等間隔に配列することもできる。
【００５１】
また、前記等間隔に配列された複数の電極板の間は絶縁体物質によって当該電極版の外周部分を包み込むようにすることもできる。
【００５２】
53は電極板51の磁石体（ネオジューム等）であり、円盤状をしている。54は被覆層であり、前記磁石体53の表面を覆っている。この被覆層54は金属（ステンレス，ステンレス合金材，金メッキ，銀メッキ，プラチナメッキ材，ニッケル，インコネル等）をコーティングすることにより形成される。なお、55,55,…は透孔であり、前記電極板51の被覆層54の部分に形成されている。これらの透孔55,55,…を介して電解液が流れるとともに、発生した酸素・水素ガスが通過する。この透孔55の径１．５Ｒ程度であり、上記したように電解液の通過する孔および水素ガスの通過する孔として機能する。
【００５３】
60は排出管であり、前記電解槽20,20,…の上端側に設置されている。この排出管60は前記電解槽20,20,…内で発生した酸素・水素の混合ガスを合流させ、ブラウンガスとしてガスタンク等に送り込む。
【００５４】
70は流出管であり、前記電解槽20,20,…の側壁部と前記電解液キープタンク10とを繋いでいる。この流出管70は、前記電解槽20,20,…内の電解液を冷却部80を介して冷却した後に前記電解液キープタンク10に流し込む。すなわち、前記流入管11およびこの流出管70を介して、電解液は、前記循環ポンプ30の作動によって、前記電解液キープタンク10と前記電解槽20,20,…内を還流している。なお、この冷却部80はプレート式熱交換器（神奈川機器工業株式会社製，シグマシリーズ）であり、強制循環される電解液を２５度から３５度に冷却するとともにこの電解液中の炭化物をフィルターによって除去する。また、前記冷却部80にはポンプ81によって冷却水が送られる。
【００５５】
上記のように構成される酸素水素混合ガス発生装置の効果について、図１に示す装置において、以下の条件の下で、酸素・水素の混合ガス発生量を測定し、その結果を、図６及び図７に示した。なお、比較対象として、電極板をステンレス材（ステンレス３１６材）とものを使用し、それ以外は同じ条件で酸素・水素の混合ガス発生量を測定し、その結果を、図６及び図８に示した。
電極板
本願考案の場合には、マグネット合金材（ネオジューム合金）又はマグネット合金材（フェライト）にインコネル又はニッケル又はステンレス３１６ををコーティングしたもの。
比較例は、ステンレス材（ステンレス３１６材）
その他は同じ条件
電源は直流１２Ｖ
電極板の表面積  １００平方ｃｍ（１０ｃｍ×１０ｃｍ）
電極板の枚数    １０枚
【００５６】
次に、図９〜図１１および表１に基づいて、この考案の効果を原理を説明する。
【表１】
0003124750.tif 000003
【００５７】
図９の装置及び図１０の装置に、電流を流しガスの発生量を比べると次のような理論式になる。但し、温度を３０°Ｃとし、電極板はステンレス３１６を使用し、その面積を１００平方ｃｍに決め、臨界電圧を１．８Ｖ，臨界電流を１．５Ａとするときに温度上昇は無視する。
【００５８】
図９の装置の場合
水素側の発生量は３．６Ｖ×２．５Ａ×４６４ml＝４１７６mlとなり、
酸素側の発生量は３．６Ｖ×２．５Ａ×２３２ml＝２０８８mlとなり、
その合計は、４１７６ml＋２０８８ml＝６２６４mlとなって発生する量が決定する。
【００５９】
図１０の装置の場合
水素側の発生量は１０．８Ｖ×７．５Ａ×４６４ml＝３７５８４mlとなり、
酸素側の発生量は１０．８Ｖ×７．５Ａ×２３２ml＝１８７９２mlとなり、
その合計は、３７５８４ml＋１８７９２ml＝５６３７６mlとなって発生する量が決定する。
【００６０】
以上のことから電極板の枚数を増やすことによってガスの発生量が増えることがわかる。
【００６１】
図１１の装置は、電解液温度が３０°Ｃで、電極板としてマグネット合金基板を使用したときの装置である。
この装置によると、
水素側の発生量は１．２Ｖ×１０Ａ×４６４ml＝５５６８０mlとなり、
酸素側の発生量は１．２Ｖ×１０Ａ×２３２ml＝２７８４０mlとなり、
その合計は、５５６８０ml＋２７８４０ml＝８３５２０mlとなって発生する量が決定する。
【００６２】
図１２の装置は、電解液温度が３０°Ｃで、電極板としてステンレス基板を使用したときの装置である。
この装置によると、
水素側の発生量は１．８Ｖ×７．５Ａ×４６４ml＝３７５８４mlとなり、
酸素側の発生量は１．８Ｖ×７．５Ａ×２３２ml＝１８７９２mlとなり、
その合計は、３７５８４ml＋１８７９２ml＝５６３７６mlとなって発生する量が決定する。
【００６３】
以上のことから、より多くのガスを発生させるには、磁性材料を用いる電磁極基板を使用した方が、３０パーセントほどガスの発生量が増えることを確認でき、進歩したガス発生装置を作ることができた。
【００６４】
なお、
供給可能電圧＝臨界電圧×電極板の枚数
供給可能電流値＝（電解極板表面積×臨界電流）÷（電圧×電解極板の枚数）
水の電気分解によるガス理論発生量は１ＶＡの直流電気量で
水素： 418ml（０°Ｃ，１気圧）・酸素： 209ml（０°Ｃ，１気圧）
水素： 464ml（30°Ｃ，１気圧）・酸素： 232ml（30°Ｃ，１気圧）
のガスが発生し、電極の基板物質，表面積表面状態に、電流密度の圧制量によって異なる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
図６及び図７に示すように、電気分解開始時より酸素・水素の発生が増大するとともに、電解液の温度が上昇しにくいため、長時間にわたって酸素・水素の大量製造する場合に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１はこの考案に係る酸素水素混合ガス発生装置のシステム図である。
【図２−１】図２−１はこのシステムの配電図である。
【図２−２】図２−２はこのシステムの配電図である。
【図３】図３は図１におけるIII 部の拡大断面図である。
【図４】図４は図３におけるIV部拡大図である。
【図５】図５は図４におけるＶ矢視図である。
【図６】図６はこの考案の装置を使用した場合のガス量の表である。
【図７】図７はこの考案の装置を使用した場合のガス量のグラフである。
【図８】図８は従来例のガス量のグラフである。
【図９】図９はこの発明の理論を説明するための装置の図である。
【図１０】図１０はこの発明の理論を説明するために電極板を複数用いた装置の図で    ある。
【図１１】図１１はこの発明の理論を説明するために電極板としてマグネット合金基    板を使用した装置の図である。
【図１２】図１２はこの発明の理論を説明するためにステンレス基板を使用した装置    の図である。
【符号の説明】
【００６７】
10  …  電解液キープタンク
11  …  流入管
20  …  電解槽
21  …  陽極ポート
22  …  陰極ポート
30  …  循環ポンプ
31  …  フィルター
50  …  電解極体
51  …  電極板
52  …  環状絶縁枠体
53  …  磁石体
54  …  被覆層
55  …  透孔
60  …  排出管
70  …  流出管
80  …  冷却部
81  …  ポンプ
【図１】
0003124750.tif 000004
【図２−１】
0003124750.tif 000005
【図２−２】
0003124750.tif 000006
【図３】
0003124750.tif 000007
【図４】
0003124750.tif 000008
【図５】
0003124750.tif 000009
【図６】
0003124750.tif 000010
【図７】
0003124750.tif 000011
【図８】
0003124750.tif 000012
【図９】
0003124750.tif 000013
【図１０】
0003124750.tif 000014
【図１１】
0003124750.tif 000015
【図１２】
0003124750.tif 000016